維生素D與炎癥性腸病的相關性研究進展

述 評

作者單位：315000 寧波，寧波市第一醫院(龐園園，周影)；315000寧波，寧波大學醫學院(方瑩)

維生素D與炎癥性腸病的相關性研究進展

龐園園方瑩周影

【摘要】炎癥性腸病是一種表現為消化道特異性炎癥的疾病，主要包括克羅恩病和潰瘍性結腸炎。其發病原因涉及環境、遺傳、免疫、感染等，具體原因尚未明確。近期研究發現，維生素D缺乏可能與炎癥性腸病的發生相關。維生素D與維生素D 受體結合后可通過改變腸道黏膜屏障，影響固有免疫和適應性免疫，進而影響炎癥性腸病的發生發展。該文主要對維生素D與炎癥性腸病的關系進行綜述。

【關鍵詞】炎癥性腸病；維生素D；維生素D 受體

DOI:10.3969/g.issn.0253-9802.2015.06.001

通訊作者，周影，E-mail：623328481@qq.com

作者簡介：通訊周影，助理研究員。現工作于寧波市第一醫院分子醫學實驗室。2008年畢業于華東師范大學，獲理學碩士學位，曾于2006年8月至2008年7月在中國科學院上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學研究所聯合培養2年，并曾在該研究所工作。現主要從事干細胞培養、誘導分化，以及信號通路研究等相關工作。近年參與省、市自然科學基金等科研課題2項，在國內外專業學術雜志上發表學術論文4篇。

收稿日期：(2015-02-06)

Research progress in correlation between vitamin D and IBDPangYuanyuan,FangYing,ZhouYing.NingboFirstHospital,Ningbo315000,China

Correspondingauthor,ZhouYing,E-mail: 623328481@qq.com

Abstract【】Inflammatory bowel disease (IBD) is manifested as specific gastrointestinal tract inflammation, mainly including Crohn’s disease and ulcerative colitis. The exact etiology of IBD remains unclear, probably associated with environment, heredity, immunity and infection, etc. Recent studies have demonstrated that vitamin D deficiency is probably correlated with the incidence of IBD. The combination of vitamin D and vitamin D receptor can affect innate and adaptive immunity through altering intestinal mucosal barrier, thereby exerting an effect upon the incidence and development of IBD. This article briefly reviews the association between vitamin D and IBD.

【Key words】Inflammatory bowel disease; Vitamin D; Vitamin D receptor

炎癥性腸病(IBD)，是一組與腸道微生態紊亂、遺傳易感性、自身免疫異常等相關的慢性腸道炎癥。既往研究顯示IBD在西方國家較普遍，但近20年來，隨著亞洲國家環境及飲食結構的改變，亞洲地區IBD的發病率也明顯增加[1]。IBD主要分為克羅恩病(CD)和潰瘍性結腸炎(UC)2類。CD表現為肉芽腫性病變，可侵及從口腔到肛門整個消化系統，病變呈階段性或跳躍性分布。UC也稱非特異性潰瘍性結腸炎，病灶局限于結腸黏膜及黏膜下層，多位于乙狀結腸和直腸，也可延伸至降結腸，甚至整個結腸，一般不會累及小腸。IBD患者多表現為腹痛、腹瀉、血便、嘔吐等消化道癥狀，此外還可有關節痛、皮膚異常、眼部炎癥等腸道外癥狀。IBD 的傳統治療方法主要包括糖皮質激素、水楊酸制劑及免疫抑制劑，但這些治療方法無法明顯縮短IBD 的自然病程，且長期使用以上藥物會給患者帶來難以克服的不良反應，即便使用生物制劑治療，也只有部分患者獲得緩解[2]。

維生素D主要參與鈣、磷代謝的調節，近幾十年的研究顯示，維生素D的作用不僅限于此，血清中維生素D濃度的改變與免疫性疾病相關，如類風濕性關節炎、SLE、多發性硬化、哮喘、IBD。維生素D可通過調節先天性免疫系統及固有免疫系統，增強腸道抗菌活性，減輕IBD患者炎癥反應[3]。

一、維生素D缺乏在IBD中的臨床意義

維生素D在免疫調節方面的作用日益得到醫學界的認可，目前眾多研究都支持血清維生素D水平降低與IBD相關這一結論。

IBD患者血清維生素D水平低的原因可能是患者營養不良，陽光暴露過少，攝入含維生素D物質不足，以及生物利用效益低等的結果。但也有研究發現那些初診為IBD的患者也普遍存在血清維生素D水平下降的情況，這也許提示血清低維生素D水平是IBD的1個風險因素。而這兩者孰因孰果目前尚無明確定論，可能存在相互作用的關系[4]。

Ulitsky等[5]進行了1個較大型的回顧性研究，共納入504名IBD患者，包括403名CD患者以及101名UC患者，研究發現有49.8%的患者缺乏維生素D即血漿25-OH-D濃度低于20 ng/dl，約10.9%的患者嚴重缺乏維生素D即血漿25-OH-D濃度低于10 ng/dl。Ananthakrishnan等[6]也有相似的研究結果，他們納入2 809例IBD患者，其中將近三分之一的患者血漿中25-OH-D的濃度低于20 ng/ml。Dumitrescu等[7]在對羅馬尼亞IBD患者的研究中發現參與試驗的患者維生素D明顯低于正常人，此外該研究發現，該研究組中中重度的CD患者血漿中25-OH-D的濃度較其他患者更低。這提示血漿維生素D濃度可能與IBD的活動程度相關。Ulitsky等[5]的前瞻性研究也得出了相同結論，他們采用CD活動性指數及Harvey-Bradshaw指數分別對UC患者及CD患者進行疾病活動性評價，采用多變量模型分析，得出結論維生素D缺乏會加強UC與CD的疾病活動性。Kini等[8]在冬季及夏季對IBD患者血漿25-OH-D進行了監測，結果顯示冬季的血漿25-OH-D水平低于夏季，但隨季節變化的血漿25-OH-D濃度在對IBD患者疾病活動性方面并無差異。但礙于該實驗是根據患者血漿季節25-OH-D進行的比較，因此有一定局限性，可能在說明血漿25-OH-D濃度對IBD活動性影響上存在一定缺陷。

維生素D缺乏與IBD患者諸多并發癥的發生發展相關。IBD患者存在向結直腸癌轉變的風險，而血清中低25-OH-D是IBD向結直腸癌轉變的危險因素，Ananthakrishnan等[9]對2 809例IBD患者將近11年的隨訪中發現196例得了惡性腫瘤，其中41例為結直腸癌。而這其中維生素D缺乏者較維生素D水平正常者有更高的患惡性腫瘤的風險。在該研究中，研究者認為血漿25-OH-D每提高1 ng/ml，可降低IBD患者8%患結直腸癌的風險。IBD患者是艱難梭狀芽孢桿菌感染(CDI)的危險人群。而血漿低水平25-OH-D是IBD患者發展成CDI的危險因素。血漿中25-OH-D每上升1 ng/ml，IBD患者患CDI的風險就減少4%[10]。大腸纖維化也是IBD患者常見的并發癥，目前有研究發現患者維生素D缺乏可能會促進腸纖維化[11]。

此外IBD患者低血清維生素D水平還與該類患者生存質量下降，外科手術風險增加，以及住院治療時間延長相關。臨床試驗證實補充維生素D可以降低IBD患者的復發風險，減少患者外科治療的需要，提高患者生存質量。此外，IBD患者合并有骨質疏松非常常見，而遷延的病程、頻繁使用類固醇激素、血清低維生素D水平可能都是導致IBD患者骨質疏松的原因，因此補充維生素D還可以改善患者骨質疏松，降低這類患者骨折風險[4，12]。

二、 維生素D與維生素D受體(VDR)結合能維護上皮屏障

腸上皮屏障是腸粘膜的重要防線之一，若受損可引起腸上皮通透性增加，促進IBD的發生發展。目前研究支持，維生素與VDR結合可改變上皮通透性，從而增強腸壁的屏障功能[13-18]。

Kong等[13]用葡聚糖硫酸鈉(DSS)對VDR敲除和野生型小鼠進行結腸炎造模。使用2.5%DSS后 VDR敲除的小鼠出現嚴重的腹瀉、便血、直腸脫垂等臨床癥狀，且70%的VDR敲除小鼠出現死亡。而野生型小鼠很好地耐受了相同濃度的DSS，未出現嚴重的臨床癥狀，也沒有出現死亡。跨上皮電阻(TER)是評價腸道上皮屏障功能完整性的1個指標，當上皮屏障功能受到損傷時，TER會降低。野生型小鼠腸道的TER在投喂DSS的第0日至第3日未出現明顯變化，而VDR敲除的小鼠在第0日至第3日逐漸下降，且明顯低于野生型小鼠。

緊密連接蛋白ZO-1和黏附蛋白表達的增強可以促進上皮損傷后重建。Kong等[13]在培養CaCo-2細胞株時加入1,25(OH)2D3，緊密連接蛋白ZO-1和黏附蛋白表達均增強。Zhao等[14]也進行過類似實驗，結果發現緊密連接蛋白其蛋白水平及mRNA水平均發生變化，如ZO-1，claudin-1，occludin，同時他們還在實驗組和對照組中分別加入DSS，結果顯示加入了1,25(OH)2D3的實驗組TER明顯高于對照組，即提示1,25(OH)2D3具有維護黏膜屏障功能的作用。

蛋白酪氨酸磷酸酶N2(PTPN2)減少與IBD發生發展密切相關，實驗發現敲除PTPN2基因可以增強腸道上皮的通透性，在基于染色質免疫沉淀-測序構建的基因圖譜發現在CD患者中VDR可與PTPN2綁定，維生素D與VDR相結合可以誘導PTPN2的表達，而PTPN2可通過抑制INF-γ進而抑制信號傳導與轉錄激活子STAT1、STAT3的表達。STAT1、STAT3可促進claudin-2的表達及磷酸化，claudin-2是一種成孔膜蛋白，它是構成緊密連接的重要組成部分，研究發現腸黏膜細胞claudin-2改變會影響腸壁的屏障功能[15]。因此維生素D可通過上述途徑抑制claudin-2，從而增強腸壁的屏障功能[16-17]。

Chen等[18]的研究發現，在IBD患者的腸黏膜炎癥過程中產生的炎癥因子TNF-α可上調miRNA-346，而miRNA-346可通過作用于VDR 3’端的非編碼區的特定的序列下調VDR。而黏膜低VDR反過來削弱IBD患者的黏膜屏障，加重IBD患者的腸道炎癥，促進疾病進展。

三、維生素D與VDR結合可以調節免疫反應

VDR是一類配體依賴性的轉錄因子，它與維甲酸X受體(RXR)形成VDR-RXR二聚體后調節下游靶基因。研究發現，巨噬細胞、樹突狀細胞、活化的T細胞及B細胞等免疫細胞表面均表達VDR，在IBD患者中，維生素D與VDR結合可能參與介導調節細胞的免疫反應[19]。

1.維生素D在IBD患者固有免疫應答中的作用

上皮細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞統稱為抗原提呈細胞，核苷酸結合寡聚化結構域2(NOD2)是富亮氨酸重復序列受體(NLRs)家族中的一部分，它可以識別胞壁二酰肽——一種病原體相關分子模式(PAMPs)，是細菌肽聚糖被溶解酶溶解的產物，從而監測腸道內病原微生物。目前研究認為NOD2是與IBD發病相關的1個基因位點，1,25(OH)2D3可促進NOD2的表達[20]。而NOD2通過負向調節NLR途徑，從而增強機體免疫耐受能力，減少自身免疫性炎癥。此外，NOD2還參與調控細胞自噬, 自噬相關16樣蛋白1(ATG16L1)是自噬過程中1個重要蛋白，研究發現ATG16L1的缺乏會引起機體過度免疫應答，而ATG16L1生成受到NOD2的調控[21]。因此，1,25(OH)2D3可能通過調節NOD2及自噬反應來調控免疫應答。此外維生素D與VDR結合后還可以通過影響NF-kB途徑誘導β-defensin 4基因的表達，從而增強機體固有免疫抵抗腸道病原菌[22]。

抑菌肽主要由巨噬細胞產生，它在對抗腸道細胞微生物中扮演著重要角色。而維生素D可以促進抑菌肽產生從而直接參與自噬過程，從而增強固有免疫[23]。

TNF-α也與IBD相關，它與炎癥反應及細胞毒性相關。在UC患者中TNF-α主要來自樹突狀細胞，CD患者中TNF-α主要來自固有層中的Th1，在IBD患者的結腸細胞中TNF-α明顯上升。提取IBD患者外周血單個有核細胞后，再用VDR激動劑KH1060處理，檢測發現TNF-α明顯降低，這可能提示VDR激動劑可以減輕IBD患者全身炎癥反應[24]。

在外周血中未成熟的樹突狀細胞具有良好的吞噬病原體的功能，在樹突狀細胞上維生素D與VDR結合后可以阻止樹突狀細胞成熟，從而加強固有免疫作用[22]。

2. 維生素D在IBD患者適應性免疫應答中的作用

維生素D對活化的CD4+T細胞的影響主要從Th1-Th2的平衡中助長Th2的生成而產生的。Th1會分泌促炎癥因子，如INF-γ、IL-2和淋巴毒素等；Th2分泌的則是抗炎因子，如IL-4、IL-5、IL-13等，CD4+T細胞轉化成Th1或Th2主要是通過細胞因子來調控的，IL-12可以促進Th1的形成，而IL-4則能促使Th2的生成。維生素D與CD4+T細胞上的VDR結合后主要在轉錄水平調節CD4+T使其轉變為Th2，而維生素D抑制Th1則是通過調節樹突狀細胞，使其減少分泌IL-12來實現的。維生素D向Th2生成的偏倚作用，可減少IBD患者的炎癥-免疫反應，從而減輕患者因過度免疫炎癥反應帶來的腸道黏膜的損傷。此外，維生素D還可以抑制Th17而抑制促炎細胞因子IL-17，從而減少炎癥反應帶來的損傷[25]。

IL-10可下調炎癥反應。在VDR敲除的小鼠中，DSS誘導結直腸炎后，小鼠IL-10明顯降低，而維生素D則可促進IL-10的產生[26-27]。因此維生素D可促進IL-10分泌，從而降低IBD患者的炎癥反應。

四、總結及展望

維生素D不僅從適應性免疫和固有免疫2個方面影響IBD的發生發展，也可以從改變上皮屏障的途徑來影響IBD的發生發展。目前，我們對維生素D缺乏的標準依舊沿用早期針對佝僂病設置的標準。但是針對免疫性疾病、腫瘤等可能需要設置新的維生素D缺乏標準，以便更好的用于對疾病的檢測監控。攝入維生素D存在較大的問題是會引起高鈣血癥，因此開發新型僅與VDR結合后產生生物學效應，而不會引起高鈣血癥的藥物具有較好的應用前景。目前維生素D預防IBD尚處于探索階段。在臨床上，針對維生素D缺乏的IBD患者補充多少單位的維生素D最合適尚無定論，維生素D未缺乏的IBD患者是否需要補充維生素D也無明確證據；在分子水平，維生素D拮抗IBD的機制也尚未完全明了。因此，對上述機制的深入研究將為新的治療方法的研發奠定基礎。

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(本文編輯：楊江瑜)

綜 述